¿Dimensiones extras?

mayo 27, 2013

El resultado científico más impactante y trascendente del año pasado fue el descubrimiento del Higgs. Como platicamos hace algunas semanas el Higgs finalmente cayó en las redes y ahora sabemos que si existe. Se buscó durante alrededor de 40 años y para encontrarlo se tuvieron que diseñar y construir aceleradores, colisionadores y detectores de partículas. Esos laboratorios y equipos, sin embargo, no fueron construidos solo para buscar al Higgs, sino que fueron construidos para tratar de descubrir más cosas acerca de la naturaleza.

La búsqueda de conocimiento y el intento de entendimiento de la naturaleza (es decir, de todo) representan unas de las características intrínsecas del ser humano. Buscar y explorar es parte de la misma naturaleza, quien a través de nosotros, es decir, a través de sí misma, se auto-explora e investiga. Y luego resulta también que desde que hacemos ciencia nos hemos dado cuenta de que esas búsquedas casi siempre resultan en ideas y conocimientos que luego pueden ser aplicados en otras áreas y en particular en cuestiones de absoluta practicidad. Ejemplos concretos de ello, relacionados precisamente con los aceleradores, colisionadores y detectores son: el internet – inventado en el CERN – el tratamiento de cáncer con aceleradores de hadrones, el desarrollo de técnicas de imagen en 3D para explorar el cuerpo humano, y un largo etcétera.

accelerator2Una de las cosas interesantes de la forma en que ésto funciona es que, al contrario de lo que podríamos imaginar, las fases iniciales de desarrollo y planeación de este tipo de proyectos de investigación no contemplan la resolución de los problemas prácticos que eventualmente terminan resolviendo. Es decir, cuando se planeaba la construcción del LHC, por ejemplo, no se pensaba en cómo diseñarlo para que pudiera resolver el problema de matar tumores cancerígenos en el interior del cerebro humano. Resulta que la tecnología desarrollada para llevar a cabo el programa de exploración científica del LHC puede ser utilizada y aplicada a otras cosas que conforme avanza el tiempo van surgiendo: ¡es en realidad maravilloso! Y bueno, si no era eso lo que se buscaba, entonces ¿qué se buscaba? ¿A poco lo construyeron solo para buscar el Higgs?

No. El Higgs fue uno de los muchos motivos. Buscamos y esperamos muchas otras cosas que den pistas sobre aspectos muy profundos de la naturaleza. El Higgs ha permitido verificar que la idea que teníamos sobre cómo se genera la masa es correcta, sin embargo quedan aún muchas preguntas y misterios sin resolver sobre ese problema. Por ejemplo, sabemos que existen 12 partículas que conforman la materia que nos conforma a nosotros y todo lo visible en el universo. Una de ellas, quizás la más familiar es el electrón. Otra de ellas, de las últimas en ser descubiertas (1994) es una partícula con el nombre poco amigable de quark top. Al descubrir el Higgs hemos entendido cómo es que las partículas adquieren su masa – por ejemplo estas dos partículas – sin embargo la masa del electrón es una millonésima del tamaño de la masa del top y no tenemos ni idea del porqué (bueno, si tenemos ideas, pero aún no sabemos).

escherOtro problema muy interesante es el de la materia oscura: Existe materia en el universo que no interacciona con la luz y que por lo tanto no la podemos ver. La enorme capacidad lírica de los físicos hace que entonces le llamemos materia oscura. Esta materia interacciona gravitacionalmente y es probable, aunque todavía no sabemos, que interaccione también a través de la llamada fuerza nuclear débil. No sabemos de qué está hecha. Sabemos que no está hecha de las 12 partículas conocidas, pero eso es todo. ¿Ideas? Un montón, pero aún no sabemos cuál – si es que alguna – es la correcta. Otro problema cotorrón: el Big Bang es la teoría que nos describe el origen y evolución del universo. Uno de los descubrimientos más impactantes hecho por los seres humanos es que el universo se está expandiendo: cada vez es más grande – o si prefieren – cada vez fue más pequeño. Hubo un momento en que era tan pequeño que la densidad de energía (cantidad de energía contenida por unidad de volumen) y la temperatura eran inmensamente altas, con valores que nunca hemos experimentado aquí en la Tierra (hasta ahora con el LHC). Al no haber experimentado con esos valores, no podemos estar seguros de que nuestra teoría sea válida en esa etapa de la evolución. De hecho sabemos que a esas escalas de tiempo y tamaño de nuestro universo tenemos que mejorar nuestras teorías, ya que en este momento aún no sabemos cómo reconciliar la interacción gravitacional con las otras interacciones (electromagnética, nuclear débil y fuerte) a nivel cuántico.

fluxUna de las ideas más recientes – relacionada con el problema precisamente de entender a nivel microscópico a la gravedad – contempla la posibilidad de que existan más de las 4 dimensiones que hemos verificado. Obviamente si hay una teoría o modelo que sugiera la existencia de más de 4 dimensiones, la pregunta más interesante es: ¿Cómo lo verifico? ¿Cómo puedo verlas? ¿Cómo son?

El LHC tiene el potencial de explorar y descubrir aspectos de la naturaleza que quizás den pistas y/o confirmaciones sobre las ideas que hemos generado para tratar de dar solución a este tipo de problemas. Muy probablemente también (o más bien) nos enseñe que nuestras ideas y especulaciones actuales son cortas y que existen más fenómenos de los que nos hemos podido imaginar.


Se solicita su tiempo

mayo 20, 2013

¡Ya casi se acaba el “tiempo”! ¿A poco de verdad no van a participar? ¿en serio?

#HablemosDeCiencia

time-travel-clockAcabo de recibir un comentario en este blog en el que me preguntan ¿qué es el tiempo? No es una pregunta extraña, de hecho es bastante común que surja. Es una pregunta frecuente además en varios escenarios: charlas de divulgación, pláticas de café, clases de física, conferencias de física, etc.

Se me ocurre entonces, y para matar el tiempo hacer un pequeño concurso. Invito a los asiduos lectores de este su blog Conciencia en Colima a que sometan un breve ensayo describiendo qué es el tiempo. Las únicas condiciones son: un máximo de 900 palabras y entregarlo por correo electrónico (fefo.aranda at gmail.com) antes del 31 de mayo de este 2013.

El ensayo ganador será elegido por un comité muy selecto formado por mi.

El premio: nada. Bueno, aparecerá publicado aquí y en algún periódico local.

Suerte…

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Se solicita su tiempo

mayo 7, 2013

time-travel-clockAcabo de recibir un comentario en este blog en el que me preguntan ¿qué es el tiempo? No es una pregunta extraña, de hecho es bastante común que surja. Es una pregunta frecuente además en varios escenarios: charlas de divulgación, pláticas de café, clases de física, conferencias de física, etc.

Se me ocurre entonces, y para matar el tiempo hacer un pequeño concurso. Invito a los asiduos lectores de este su blog Conciencia en Colima a que sometan un breve ensayo describiendo qué es el tiempo. Las únicas condiciones son: un máximo de 900 palabras y entregarlo por correo electrónico (fefo.aranda at gmail.com) antes del 31 de mayo de este 2013.

El ensayo ganador será elegido por un comité muy selecto formado por mi.

El premio: nada. Bueno, aparecerá publicado aquí y en algún periódico local.

Suerte…


¿Y se mueve o no se mueve?

mayo 6, 2013

Galileo -Inquisicion gEl problema que nos ocupa empezó con Galileo Galilei. Me atrevo a decir que todos hemos escuchado algo acerca de Galileo. Seguramente sabemos que tuvo algo que ver con el desarrollo del telescopio, que la iglesia (católica) se lo quería escabechar y que luego lo perdonó (eso si, tuvo que esperar casi 400 años), que era muy sangrón y arrogante, que lanzaba objetos desde la torre inclinada de Pisa, que si si, que si no. Todo eso puede ser interesante revisarlo y comentarlo pero lo que nos interesa – y en lo que nos concentraremos en este momento – es en lo que representa la contribución más grande que haya hecho Galileo (y quizás cualquier persona): Galileo nos enseñó el poder de la experimentación. Observar y registrar fenómenos naturales. Crear y reproducir, a través de experimentos cuidadosos, fenómenos naturales. Dicho así parece una simplonada, sin embargo representa la base sobre la cual todo el aparato del conocimiento humano se sustenta.

La razón es muy sencilla. Si alguien proclama que entiende y puede explicar algún fenómeno de la naturaleza, no bastará con un discurso. No. Ahora (bueno, desde hace 400 años), gracias a la experimentación, tendrá que encontrar la manera de explicar de manera cuantitativa, verificable y precisa, los resultados obtenidos de manera experimental. Ejemplo: una observación cotidiana bastante natural y sobre la cual casi nunca pensamos es el hecho de que nos caemos. Si brincamos regresamos al suelo. Si lanzamos una piedra hacia arriba ésta regresa. Al parecer “todo lo que sube baja”. No nos debe sorprender que podamos utilizar nuestra imaginación para diseñar toda una serie de ideas que “expliquen” el porqué de dicha realidad. Podemos incluso tener discusiones acaloradas sobre tal o cual forma de explicarlo y será difícil decidir cuál de ellas, si es que alguna, es una mejor descripción de lo que sucede. Habrá incluso – creanme – cerebros humanos que lleguen a decir que cualquier explicación es tan válida como cualquier otra (por lo general este tipo de patología cerebral está asociada a uno de dos tipos de problemas: una increíble incapacidad de aceptar evidencias y cambiar la forma de pensar y/o una cuantiosa pereza mental). Durante siglos, antes de Galileo, todo así era: ¡puro rollo!

pisaSin embargo podemos hacer lo siguiente: con una cinta de medir y un buen reloj (¡Galileo utilizaba péndulos!) medimos el tiempo que un cierto objeto tarda en caer desde una altura determinada (la cinta desde luego es para medir la altura). Luego lo hacemos para el doble de la altura. Luego para el triple y así sucesivamente hasta que nos cansemos o no podamos llegar a más altura. Luego repetimos el proceso pero con otro objeto y con otro y luego con otro. Registramos todos los datos que obtengamos. Ahora si, si le pedimos a uno de los sabios que generó un esquema para explicar porqué las cosas caen que nos diga cuánto tiempo tardará en caer uno de esos objetos desde una de las alturas que registramos y nos lo dice acertadamente, podremos decir que ese esquema puede ser apropiado. Si puede decirlo para todas las alturas registradas pues aún mejor. Si luego puede decirlo para todos los objetos pues nos sentiremos muy contentos. Si además nos dice algo sobre lo que no hemos experimentado, es decir, si además hace predicciones y luego hacemos experimentos para verificar esas predicciones y sigue funcionando, entonces estaremos borrachos por la celebración.

Una vez recuperados de la cruda, mas no de la emoción, podremos preguntarnos si el esquema es “la verdad”. Bueno, la conclusión a la que podemos llegar es que ese esquema es el mejor hasta ese momento para describir ciertos fenómenos de la naturaleza (la caída de objetos en este ejemplo). Eso es todo. En la ciencia no hay verdades absolutas. Siempre se sigue buscando la manera de llevar al límite las explicaciones a través de experimentos cada vez más precisos (utilizando mejores relojes y cintas de medir, por ejemplo) y eso ha permitido ir mejorando y modificando las explicaciones. A este tipo de explicaciones, sustentadas en experimentos y con poder de predicción, les llamamos teorías físicas. Pero más importante: lo que si podemos hacer con certeza es determinar qué ideas o esquemas están simplemente mal, equivocados, incorrectos. Gracias a este mecanismo podemos discernir entre una explicación que puede tener algo de validez y una que no sirve. Esta posibilidad es extremadamente valiosa y ha permitido, en tan solo cuatro siglos, avanzar e incrementar el conocimiento humano de una manera impresionante comparado con todos los milenios anteriores. A veces es difícil percatarlo, sobre todo cuando estamos un poco alejados de los lugares en donde sucede día con día, pero en los últimos 50 años se ha generado más conocimiento que en toda la historia previa de la humanidad. Eso obviamente ha modificado (y seguirá modificando) de manera importante la vida de todas las personas.